專利名稱：口腔器械智能消毒儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種醫(yī)療輔助儀器，具體涉及一種口腔器械智能消毒儀。
技術(shù)背景
隨著醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)的發(fā)展，口腔醫(yī)療器械在臨床的應(yīng)用日趨增多?？谇会t(yī)療器械 種類繁多，形狀復(fù)雜，可直接被患者血液、唾液或分泌物污染，尤其是潔牙手柄、高速渦輪手 機(jī)。因機(jī)頭內(nèi)的渦輪腔、水汽管道等存在微小的縫隙和難以探入的管道，鉆完牙齒后產(chǎn)生的 吸力會(huì)將患者血液、唾液吸進(jìn)機(jī)頭內(nèi)腔中，若消毒不嚴(yán)、不徹底，會(huì)導(dǎo)致口腔治療中的交叉 感染，其最大危害就是造成乙肝、艾滋病毒等以血液為傳播介質(zhì)的疾病傳播。此外，根管治 療器械、牙挺、鑿子、手術(shù)刀、牙周潔治器、牙頌?zāi)Ｐ秃驼委熎餍档榷伎沙蔀閭鞑ゼ膊〉?工具。目前，對(duì)于使用過的非一次性口腔醫(yī)療器械一般都是按按“消毒-清洗-滅菌”的程 序進(jìn)行處理的，即首先將使用后的器械浸泡于含有效氯的消毒液中，之后將器械用流動(dòng)水 徹底清洗，最后用快速高壓蒸汽滅菌器滅菌。然而，上述各步驟的時(shí)間和過程均由人工進(jìn)行 控制，而不能根據(jù)不同類型和材質(zhì)的醫(yī)療器械進(jìn)行智能化時(shí)間控制和處理。由于醫(yī)療器械 一般都由塑膠和金屬材質(zhì)復(fù)合而成，若消毒或滅菌的時(shí)間較短時(shí)，消毒和滅菌效果便難以 保證；而若消毒或滅菌的時(shí)間過長(zhǎng)，雖能夠保證消毒和滅菌的效果，但也容易加快器械特別 是塑料材質(zhì)的老化速度、降低壽命。此外，上述消毒過程并未能夠在一個(gè)儀器中完成，這就 需要人工將器械從消毒設(shè)備送至清洗池中、或從清洗池送至滅菌器內(nèi)。這不僅對(duì)于醫(yī)務(wù)人 員而言是個(gè)繁瑣的步驟，而且過多的人工參與也會(huì)將細(xì)菌再次帶入，而大大降低了器械消 毒的效果。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種口腔器械智能消毒儀，它能夠?qū)ΜF(xiàn)口腔醫(yī) 療器進(jìn)行智能化消毒和滅菌，從而在確保醫(yī)療器械使用壽命的前提下，提高器械的消毒和 滅菌的效果。
為解決上述問題，本發(fā)明所設(shè)計(jì)的一種口腔器械智能消毒儀，包括殼體、以及設(shè)置 在殼體內(nèi)的2個(gè)相對(duì)獨(dú)立的霧化室和加熱室，其中霧化室內(nèi)設(shè)有超聲波霧化裝置，加熱室 內(nèi)則設(shè)有加熱管；上述超聲波霧化裝置的振蕩器以及加熱管的電壓反饋端經(jīng)A/D轉(zhuǎn)化電路 與單片機(jī)相連，振蕩器和加熱管的電壓控制端經(jīng)D/A轉(zhuǎn)化電路與單片機(jī)相連；所述單片機(jī) 上設(shè)有預(yù)置輸入模塊、模糊控制器和PID調(diào)節(jié)器；其中模糊控制器主要包括模糊化模塊、模 糊控制規(guī)則模塊、模糊決策模塊和逆模糊化處理模塊；模糊化模塊的輸入端連接預(yù)置輸入 模塊和A/D轉(zhuǎn)化電路，該模糊化模塊將輸入端的控制量模糊化；模糊控制規(guī)則模塊內(nèi)設(shè)有 數(shù)據(jù)庫和規(guī)制庫；模糊化電路的輸出端經(jīng)模糊控制規(guī)則模塊與模糊決策模塊相連，該模糊 決策模塊根據(jù)模糊化模塊輸入的數(shù)據(jù)、從模糊控制規(guī)則模塊的數(shù)據(jù)庫中查找相關(guān)數(shù)據(jù)并依 據(jù)模糊控制規(guī)則模塊的規(guī)制庫里的模糊規(guī)制進(jìn)行模糊邏輯推理和模糊決策；模糊決策模塊 的輸出端連接至逆模糊化處理模塊，該逆模糊化處理模塊將模糊決策模塊獲得的模糊控制量解模糊輸出；PID調(diào)節(jié)器的輸入端分別連接模糊控制器的輸出端和A/D轉(zhuǎn)化電路，PID調(diào) 節(jié)器的輸出端連接D/A轉(zhuǎn)化電路。
上述方案所述預(yù)置輸入模塊輸入的預(yù)置值包括有電壓量Utl，比例系數(shù)Kp，積分系 數(shù)Ki,微分系數(shù)Kd。
上述方案所述逆模糊化處理模塊采用重心法對(duì)模糊控制量進(jìn)行解模糊，即模糊化k處理模塊內(nèi)置有"(幻=Kpe(k) + KlT^e(J) + i^AeRVT的解模糊程序，該解模糊程序中，Kp為比例系數(shù)，Ki為積分系數(shù)，Kd為微分系數(shù)，e為反饋電壓與預(yù)置電壓的誤差量，T為采樣 周期。η
上述方案所述PID調(diào)節(jié)器內(nèi)置有…=Kpen+K, ^elc +Kd(en -。_,)+ 的調(diào)節(jié)程k=0序，在上述調(diào)節(jié)程序中，Un 轉(zhuǎn)化電路在第η時(shí)刻的反饋電壓量，Utl為預(yù)置電壓量，en 為第η次采樣周期內(nèi)所獲得的電壓誤差值，e為反饋電壓與預(yù)置電壓的誤差量，系數(shù)Kp、Ki 和Kd為模糊控制器的輸出值。
上述方案霧化室和加熱室之間設(shè)有輸送裝置。
為了更好地利用超聲波霧化裝置所產(chǎn)生的霧化氣體，上述方案所述霧化室上還接 有一霧化輸出管，該霧化輸出管與超聲波霧化裝置相通。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用模糊PID控制振蕩器和加熱管的電壓，其中模糊PID 控制由單片機(jī)完成，并采用規(guī)則自整定PID控制算法進(jìn)行過程控制；所設(shè)計(jì)的口腔器械智 能消毒儀能夠適用于各種結(jié)構(gòu)和類型的口腔醫(yī)療器械，無需人工參與即能夠?qū)Σ煌目谇?醫(yī)療器械進(jìn)行智能化的消毒和滅菌，對(duì)于口腔醫(yī)療器械而言消毒效果更好、損害更小。


圖1為本發(fā)明一種口腔器械智能消毒儀的電路原理圖2為本發(fā)明一種口腔器械智能消毒儀的工作流程圖3為單片機(jī)內(nèi)部原理圖4為單片機(jī)程序流程圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明所設(shè)計(jì)的一種口腔器械智能消毒儀，包括殼體、以及設(shè)置在殼體內(nèi)的2個(gè) 相對(duì)獨(dú)立的霧化室和加熱室，其中霧化室內(nèi)設(shè)有超聲波霧化裝置，加熱室內(nèi)則設(shè)有加熱管； 上述超聲波霧化裝置的振蕩器以及加熱管的電壓反饋端經(jīng)A/D轉(zhuǎn)化電路與單片機(jī)相連，振 蕩器和加熱管的電壓控制端經(jīng)D/A轉(zhuǎn)化電路與單片機(jī)相連；所述單片機(jī)上設(shè)有預(yù)置輸入模 塊、模糊控制器和PID調(diào)節(jié)器；其中模糊控制器主要包括模糊化模塊、模糊控制規(guī)則模塊、 模糊決策模塊和逆模糊化處理模塊；模糊化模塊的輸入端連接預(yù)置輸入模塊和A/D轉(zhuǎn)化電 路，該模糊化模塊將輸入端的控制量模糊化；模糊控制規(guī)則模塊內(nèi)設(shè)有數(shù)據(jù)庫和規(guī)制庫； 模糊化電路的輸出端經(jīng)模糊控制規(guī)則模塊與模糊決策模塊相連，該模糊決策模塊根據(jù)模糊 化模塊輸入的數(shù)據(jù)、從模糊控制規(guī)則模塊的數(shù)據(jù)庫中查找相關(guān)數(shù)據(jù)并依據(jù)模糊控制規(guī)則模 塊的規(guī)制庫里的模糊規(guī)制進(jìn)行模糊邏輯推理和模糊決策；模糊決策模塊的輸出端連接至逆模糊化處理模塊，該逆模糊化處理模塊將模糊決策模塊獲得的模糊控制量解模糊輸出；PID 調(diào)節(jié)器的輸入端分別連接模糊控制器的輸出端和A/D轉(zhuǎn)化電路，PID調(diào)節(jié)器的輸出端連接 D/A轉(zhuǎn)化電路。參見圖1。
為了實(shí)現(xiàn)設(shè)備的自動(dòng)化，使得霧化消毒后的醫(yī)療器械能夠自動(dòng)送入加熱時(shí)中進(jìn)行 滅菌，本發(fā)明的霧化室和加熱室之間設(shè)有輸送裝置。此外，為了能夠更好地利用超聲波霧化 裝置所產(chǎn)生的霧化氣體，上述方案所述霧化室上還接有一霧化輸出管，該霧化輸出管與超 聲波霧化裝置相通。
上述單片機(jī)主要是控制振蕩器的頻率和加熱管的溫度功能。超聲波霧化裝置包括 儲(chǔ)液池、以及置于儲(chǔ)液池內(nèi)的霧化液和振蕩器。所述振蕩器采用壓控晶體振蕩器，其頻率的 強(qiáng)弱的控制可以調(diào)節(jié)壓控晶體振蕩器兩端的電壓，即可調(diào)節(jié)超聲波霧化裝置霧化顆粒的大 小。單片機(jī)采用模糊PID控制壓控晶體振蕩器和加熱管的電壓，其中模糊PID控制由單片 機(jī)完成，并采用規(guī)則自整定PID控制算法進(jìn)行過程控制。整個(gè)系統(tǒng)的核心是模糊控制器，單 片機(jī)是控制器的主體模塊。振蕩器和加熱管輸出的電壓信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換之后進(jìn)入單片機(jī)， 單片機(jī)則根據(jù)輸入的各種命令，并通過模糊控制算法計(jì)算控制量，然后將輸出電壓信號(hào)通 過D/A轉(zhuǎn)換送給振蕩器和加熱管的輸入端，從而控制系統(tǒng)的振蕩頻率。單片機(jī)根據(jù)振蕩器 頻率的強(qiáng)弱而產(chǎn)生消毒液顆粒的大小，便于患者吸收。單片機(jī)的主要流程為利用單片機(jī)調(diào) A/D轉(zhuǎn)換、標(biāo)度轉(zhuǎn)換模塊以得到振蕩器電壓反饋信號(hào)，然后根據(jù)偏差和偏差的變化率計(jì)算輸 入量，再由模糊PID自整定控制算法得出輸出控制量。本發(fā)明的工作流程圖參見圖2。
圖3為單片機(jī)的機(jī)內(nèi)部原理圖，上述方案所述預(yù)置輸入模塊輸入的預(yù)置值包括有 電壓量Utl，比例系數(shù)Kp，積分系數(shù)Ki,微分系數(shù)Kd。單片機(jī)內(nèi)的PID調(diào)節(jié)器采用的模糊PID 控制流原理主要是利用電壓來控制晶體振蕩器的振蕩頻率和加熱管的溫度。采用模糊PID 自整定控制的目的是使控制器能夠根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整比例系數(shù)Kp，積分系數(shù)Ki,微分系數(shù) Kd,以達(dá)到調(diào)節(jié)作用的實(shí)時(shí)最優(yōu)。該單片機(jī)程序流程圖如圖4所示。
本發(fā)明所采用的PID調(diào)節(jié)規(guī)律可用下式表示，即
權(quán)利要求
1.口腔器械智能消毒儀，其特征在于包括殼體、以及設(shè)置在殼體內(nèi)的2個(gè)相對(duì)獨(dú)立的 霧化室和加熱室，其中霧化室內(nèi)設(shè)有超聲波霧化裝置，加熱室內(nèi)則設(shè)有加熱管；上述超聲波 霧化裝置的振蕩器以及加熱管的電壓反饋端經(jīng)A/D轉(zhuǎn)化電路與單片機(jī)相連，振蕩器和加熱 管的電壓控制端經(jīng)D/A轉(zhuǎn)化電路與單片機(jī)相連；所述單片機(jī)上設(shè)有預(yù)置輸入模塊、模糊控制器和PID調(diào)節(jié)器；其中模糊控制器主要包 括模糊化模塊、模糊控制規(guī)則模塊、模糊決策模塊和逆模糊化處理模塊；模糊化模塊的輸入 端連接預(yù)置輸入模塊和A/D轉(zhuǎn)化電路，該模糊化模塊將輸入端的控制量模糊化；模糊控制 規(guī)則模塊內(nèi)設(shè)有數(shù)據(jù)庫和規(guī)制庫；模糊化電路的輸出端經(jīng)模糊控制規(guī)則模塊與模糊決策模 塊相連，該模糊決策模塊根據(jù)模糊化模塊輸入的數(shù)據(jù)、從模糊控制規(guī)則模塊的數(shù)據(jù)庫中查 找相關(guān)數(shù)據(jù)并依據(jù)模糊控制規(guī)則模塊的規(guī)制庫里的模糊規(guī)制進(jìn)行模糊邏輯推理和模糊決 策；模糊決策模塊的輸出端連接至逆模糊化處理模塊，該逆模糊化處理模塊將模糊決策模 塊獲得的模糊控制量解模糊輸出；PID調(diào)節(jié)器的輸入端分別連接模糊控制器的輸出端和A/ D轉(zhuǎn)化電路，PID調(diào)節(jié)器的輸出端連接D/A轉(zhuǎn)化電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的口腔器械智能消毒儀，其特征在于所述預(yù)置輸入模塊輸入 的預(yù)置值包括有電壓量IV比例系數(shù)Kp，積分系數(shù)Ki,微分系數(shù)Kd。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的口腔器械智能消毒儀，其特征在于所述逆模糊 化處理模塊采用重心法對(duì)模糊控制量進(jìn)行解模糊，即模糊化處理模塊內(nèi)置有+的解模糊程序，該解模糊程序中，Kp為比例系數(shù)，Ki為積分系數(shù)，Kd為微分系數(shù)，e為反饋電壓與預(yù)置電壓的誤差量，T為采樣周期。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的口腔器械智能消毒儀，其特征在于所述PID調(diào)節(jié)器內(nèi)置有ηK ^Kpen+K, ^ek +Kd(en -。―)+ 的調(diào)節(jié)程序，在上述調(diào)節(jié)程序中， 為A/D轉(zhuǎn)化電路在第η時(shí)刻的反饋電壓量，U0為預(yù)置電壓量，en為第η次采樣周期內(nèi)所獲得的電壓誤差值， e為反饋電壓與預(yù)置電壓的誤差量，系數(shù)Kp、Ki和Kd為模糊控制器的輸出值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的口腔器械智能消毒儀，其特征在于霧化室和加熱室之間設(shè) 有輸送裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的口腔器械智能消毒儀，其特征在于所述霧化室上還接有一 霧化輸出管，該霧化輸出管與超聲波霧化裝置相通。
全文摘要
本發(fā)明公開一種口腔器械智能消毒儀，包括殼體、以及設(shè)置在殼體內(nèi)的2個(gè)相對(duì)獨(dú)立的霧化室和加熱室，其中霧化室內(nèi)設(shè)有超聲波霧化裝置，加熱室內(nèi)則設(shè)有加熱管；上述超聲波霧化裝置的振蕩器以及加熱管的電壓反饋端經(jīng)A/D轉(zhuǎn)化電路與單片機(jī)相連，振蕩器和加熱管的電壓控制端經(jīng)D/A轉(zhuǎn)化電路與單片機(jī)相連；所述單片機(jī)上設(shè)有預(yù)置輸入模塊、模糊控制器和PID調(diào)節(jié)器。本發(fā)明采用模糊PID控制振蕩器和加熱管的電壓，其中模糊PID控制由單片機(jī)完成，并采用規(guī)則自整定PID控制算法進(jìn)行過程控制；它能夠?qū)ΜF(xiàn)口腔醫(yī)療器進(jìn)行智能化消毒和滅菌，從而在確保醫(yī)療器械使用壽命的前提下，提高器械的消毒和滅菌的效果。
文檔編號(hào)A61L2/24GK102028964SQ20101059928
公開日2011年4月27日 申請(qǐng)日期2010年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月21日
發(fā)明者董榮勝, 麻正義 申請(qǐng)人:桂林電子科技大學(xué)